一种二氧化碳的回收方法及其在混凝土养护中的应用与流程

本发明涉及生物燃气生产技术、二氧化碳补集，更具体地说，涉及一种二氧化碳的回收方法及其在混凝土养护中的应用。

背景技术：

1、沼气是生物天然气的重要来源。沼气中二氧化碳占比较高，体积分数占比为30％-40％，在生产生物质天然气过程中常常被浪费。如果能够把这部分浪费利用起来，通过碳捕集封存利用(ccus)技术，将生物质天然气生产过程中被浪费的二氧化碳尾气捕集利用起来，可以有效降低二氧化碳补捕集成本。目前生物天然气生产过程中来自膜分离设备中的二氧化碳尾气通常直接对空排放，形成较大的温室气体排放的同时也造成了资源的浪费。常见的二氧化碳捕集技术大多应用在烟气补集场景。以钙循环法为例，利用氧化钙与二氧化碳反应的可逆性实现二氧化碳吸收及释放的循环。但来自膜分离设备的生物天然气生产尾气的二氧化碳浓度很高，常规的钙循环法在吸收剂再生的过程中需要大量的热量，且在多次循环后会因为失活导致吸收能力会急剧下降、因此不适合生物天然气生产过程中的碳捕集。

2、常见的混凝土养护过程通常使用蒸汽养护工艺，即在养护池中通入大量蒸汽，使得混凝土能够快速达到脱模强度。蒸汽的来源通常是天然气锅炉，这通常会带来成本的增加。而如果使用燃煤锅炉、生物质锅炉等低成本蒸汽供给源，则会带来环保风险。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有技术问题，提出一种二氧化碳的回收方法及其应用，该方法充分回收利用生物天然气生产的过程中膜分离设备后段的二氧化碳尾气，并将回收的二氧化碳应用在混凝土的养护中。

2、具体的，本发明技术方案为：

3、一方面，提出一种二氧化碳的回收方法，包括以下步骤：

4、原料气体进入缓冲罐，在缓冲罐中，将原料气体中的水及可溶性杂质去除；

5、增压、脱硫，气体进入增压器，进行三级增压后进入脱硫塔进行脱硫处理；其中，脱硫工艺中，脱硫剂堆的密度为800-900kg/m3，脱硫温度为20-40℃，脱硫压力为0-3mpa，空气流速为200-500h-1；

6、变温吸附，将混有杂质的气体通过变温吸附工序去除沸点高于二氧化碳的杂质，将气体中的杂质降低至2％以下；

7、冷冻提纯，将气体先预冷至-3℃以下，后进入蒸发冷凝装置与液氨换热，温度降低至-20℃以下，形成二氧化碳气液混合物，然后进入冷冻提纯塔提纯，得到液化二氧化碳产品，液化二氧化碳产品的纯度为大于90％。

8、作为优选的技术方案，变温吸附步骤中包括预处理及干燥工艺；其中，干燥工艺包括再生冷却及及再生加热，再生冷却及再生加热工序中使用的气体为冷冻提纯塔顶回收的蒸汽，经再生冷却器冷却或再生加热器加热处理后进入干燥塔。

9、作为优选的技术方案，预处理工艺具体为：脱硫后的气体进入预处理塔进行杂质吸附，其中，预处理塔中吸附剂堆的密度为480-500kg/m3。

10、作为优选的技术方案，预处理塔包括多台，多台预处理塔并联或串联运行。

11、作为优选的技术方案，经过预处理工艺的气体进入干燥塔进行干燥、吸附；其中，干燥塔中吸附剂堆的密度为0.5-0.7kg/m3。

12、作为优选的技术方案，气体进入预处理塔及干燥塔进行吸附的总时长为6-8h，吸附压力为1.45mpa～1.65mpa。

13、作为优选的技术方案，通过干燥塔的冷吹阀对干燥塔进行冷吹；其中，冷吹时间为3-4h，压力为1.15mpa～1.30mpa，干燥塔的出口温度为-40℃以下。

14、作为优选的技术方案，通过干燥塔的热吹阀对干燥塔进行热吹；其中，热吹时间为3-4h，压力为1.15mpa～1.30mpa，干燥塔的温度大于等于150℃。

15、作为优选的技术方案，冷冻提纯步骤中，与氨液换热时，氨液的蒸发压力为0.1mpa，氨液的蒸发温度为-30℃～-40℃。

16、作为优选的技术方案，冷冻提纯步骤中，进入冷冻提纯塔提纯时，冷冻提纯塔内的工作压力为1.35～1.60mpa，工作温度为-30℃～-40℃。

17、另一方面，提出一种二氧化碳在混凝土养护中的应用方法，包括：

18、将制备好的混凝土预制件连同模具放入二氧化碳养护反应釜中，关闭釜门，检查气密性，确认无误后通入二氧化碳气体进行矿化反应；

19、矿化反应结束后，将二氧化碳抽离至备用反应釜，达到常压后，开启反应釜门，取出混凝土预制件模具，混凝土达到脱模强度；

20、其中，二氧化碳为如上述方法制备得到的二氧化碳，反应釜中的温度为55℃～65℃，压力为0.15mpa～0.25mpa，相对湿度为50％-70％。

21、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本申请利用生物天然气生产过程中来自膜分离设备中的二氧化碳尾气作为原料气进行回收利用，缓冲罐中有效去除杂质后采用三级增压后进行脱硫，可以有效去除二氧化碳中的杂质及含硫污染物；采用变温吸附工艺，通过改变环境温度，有效去除沸点高于二氧化碳的杂质，将气体中的杂质降低至2％以下；采用冷冻提纯工艺，得到液化二氧化碳产品，液化二氧化碳产品的纯度为大于90％。本申请将生物质天然气生产过程中浪费的二氧化碳资源化利用，将生产得到的二氧化碳用于混凝土管桩养护，具有明显收益。

技术特征：

1.一种二氧化碳的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳的回收方法，其特征在于，所述变温吸附步骤中包括预处理及干燥工艺；其中，所述干燥工艺包括再生冷却及及再生加热，所述再生冷却及再生加热工序中使用的气体为所述冷冻提纯塔顶回收的蒸汽，经再生冷却器冷却或再生加热器加热处理后进入干燥塔。

3.根据权利要求2所述的一种二氧化碳的回收方法，其特征在于，所述预处理工艺具体为：脱硫后的气体进入预处理塔进行杂质吸附，其中，预处理塔中吸附剂堆的密度为480-500kg/m3。

4.根据权利要求3所述的一种二氧化碳的回收方法，其特征在于，所述预处理塔包括多台，所述多台预处理塔并联或串联运行。

5.根据权利要求3所述的一种二氧化碳的回收方法，其特征在于，经过所述预处理工艺的气体进入所述干燥塔进行干燥、吸附；其中，所述干燥塔中吸附剂堆的密度为0.5-0.7kg/m3。

6.根据权利要求3或5所述的一种二氧化碳的回收方法，其特征在于，所述气体进入所述预处理塔及所述干燥塔进行吸附的总时长为6-8h，吸附压力为1.45mpa～1.65mpa。

7.根据权利要求5所述的一种二氧化碳的回收方法，其特征在于，通过所述干燥塔的冷吹阀对所述干燥塔进行冷吹；其中，冷吹时间为3-4h，压力为1.15mpa～1.30mpa，所述干燥塔的出口温度为-40℃以下。

8.根据权利要求5所述的一种二氧化碳的回收方法，其特征在于，通过所述干燥塔的热吹阀对所述干燥塔进行热吹；其中，热吹时间为3-4h，压力为1.15mpa～1.30mpa，所述干燥塔的温度大于等于150℃。

9.根据权利要求1所述的一种二氧化碳的回收方法，其特征在于，所述冷冻提纯步骤中，与所述氨液换热时，所述氨液的蒸发压力为0.1mpa，所述氨液的蒸发温度为-30℃～-40℃。

10.根据权利要求9所述的一种二氧化碳的回收方法，其特征在于，所述冷冻提纯步骤中，进入冷冻提纯塔提纯时，所述冷冻提纯塔内的工作压力为1.35～1.60mpa，工作温度为-30℃～-40℃。

11.一种二氧化碳在混凝土养护中的应用方法，其特征在于，将制备好的混凝土预制件连同模具放入二氧化碳养护反应釜中，关闭釜门，检查气密性，确认无误后通入二氧化碳气体进行矿化反应，矿化反应结束后，将二氧化碳抽离至备用反应釜，达到常压后，开启反应釜门，取出混凝土预制件模具，混凝土达到脱模强度；其中，所述二氧化碳为如权利要求1-10任一项所述的一种二氧化碳的回收方法制备得到的二氧化碳，所述反应釜中的温度为55℃～65℃，压力为0.15mpa～0.25mpa，相对湿度为50％-70％。

技术总结
本发明涉及一种二氧化碳的回收方法及其在混凝土养护中的应用，回收方法包括以下步骤：原料气体进入缓冲罐，在缓冲罐中，将原料气体中的水及可溶性杂质去除；增压、脱硫，气体进入增压器，进行三级增压后进入脱硫塔进行脱硫处理；变温吸附，将混有杂质的气体通过变温吸附工序去除沸点高于二氧化碳的杂质，将气体中的杂质降低至2％以下；冷冻提纯，将气体先预冷至‑3℃以下，后进入蒸发冷凝装置与液氨换热，温度降低至‑20℃以下，形成二氧化碳气液混合物，然后进入冷冻提纯塔提纯，得到液化二氧化碳产品，液化二氧化碳产品的纯度为大于90％。回收得到的二氧化碳可以应用于混凝土的养护中。本申请将生物质天然气生产过程中浪费的二氧化碳资源有效利用。

技术研发人员：刘云涛
受保护的技术使用者：北京始新环能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14